300mw機(jī)組空預(yù)熱器漏風(fēng)率的分析

300mw機(jī)組空預(yù)熱器漏風(fēng)率的分析

1空預(yù)器漏風(fēng)嚴(yán)重超標(biāo)大唐洛陽熱能設(shè)備300mw是從東鍋廠生產(chǎn)dg1025、18.2-4號(hào)自然循環(huán)蒸汽包爐。四個(gè)角，圓燃燒，固體連續(xù)排渣。每臺(tái)爐所配兩臺(tái)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器為東方鍋爐廠制造,型號(hào)為L(zhǎng)AP10320/883,三分倉結(jié)構(gòu),即空氣側(cè)采用兩個(gè)分倉,將一次風(fēng)與二次風(fēng)分隔,模數(shù)倉格為48格,空預(yù)器設(shè)有徑向、軸向和旁路密封系統(tǒng),熱端徑向密封設(shè)有自動(dòng)控制系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子變化,進(jìn)而調(diào)整密封間隙來達(dá)到控制漏風(fēng)的目的。兩臺(tái)空預(yù)器的轉(zhuǎn)子直徑10.32m,受熱面高度1900mm,其中熱端層800mm,熱端中間層800mm,冷端層300mm。高溫段、中溫段蓄熱元件采用0.6mm普通碳鋼壓制;冷段采用1.2mm耐腐蝕低碳鋼壓制。驅(qū)動(dòng)方式為底部中心驅(qū)動(dòng),主驅(qū)動(dòng)電機(jī)為Y160L-6B311kW,主驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速為1.14r/min,輔助電機(jī)為Y132M2-6B35.5kW,輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速為0.507r/min;減速機(jī)為北方公司生產(chǎn)的硬齒面齒輪減速箱。由于鍋爐工況經(jīng)常處于變動(dòng)中,因此空氣預(yù)熱器的蘑菇狀變形曲線并不固定,常常導(dǎo)致空預(yù)器熱端間隙自動(dòng)調(diào)整失靈,導(dǎo)致預(yù)熱器漏風(fēng)過大,同時(shí)自動(dòng)跟蹤扇形板背部存在的二次漏風(fēng)也導(dǎo)致了空預(yù)器漏風(fēng)增加。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),漏風(fēng)部位的磨損越來越大,導(dǎo)致預(yù)熱器漏風(fēng)率嚴(yán)重超標(biāo)。為滿足機(jī)組出力達(dá)到節(jié)能降耗的目的,特對(duì)空器預(yù)熱器密封系統(tǒng)進(jìn)行改造。2空預(yù)器漏風(fēng)影響機(jī)組出力(1)我廠5號(hào)機(jī)組于2005年11月22日完成168h試運(yùn)投入商業(yè)運(yùn)營以來,5號(hào)爐空預(yù)器漏風(fēng)率已由機(jī)組投運(yùn)初期的8%左右一直增加到24.9%左右,致使送、引、一次風(fēng)機(jī)電耗居高不下。2007年4月份5號(hào)機(jī)組負(fù)荷至290MW時(shí)引風(fēng)機(jī)出力已達(dá)到最大值,空預(yù)器漏風(fēng)已嚴(yán)重影響到了機(jī)組出力。(2)在停爐備用期間對(duì)空氣預(yù)熱器檢查發(fā)現(xiàn),由于漏風(fēng)率高導(dǎo)致預(yù)熱器徑向密封板、軸向密封板、旁路密封板、熱端扇形板等磨損嚴(yán)重,同時(shí)預(yù)熱器熱端扇形板背部漏風(fēng)導(dǎo)致預(yù)熱器上殼體板磨損嚴(yán)重,到處漏灰,嚴(yán)重影響安全文明生產(chǎn)。(3)2007年4月,對(duì)5號(hào)爐進(jìn)行了漏風(fēng)實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)表明預(yù)熱器漏風(fēng)嚴(yán)重,漏風(fēng)率為24.96%,使鍋爐效率降低了1.01%,輔機(jī)電流升高了50A,每小時(shí)多耗電441.66kW·h,使廠用電率升高了0.23%,導(dǎo)致機(jī)組最大負(fù)荷只能保持在290MW,使供電煤耗升高了3.84g/(kW·h)。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。(4)隨著密封磨損加劇5號(hào)爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率越來越大如圖1所示。3減少了一次風(fēng)區(qū)沿轉(zhuǎn)子的間隙漏風(fēng)量(1)對(duì)于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,漏風(fēng)是個(gè)很重要的問題。這是因?yàn)轭A(yù)熱器產(chǎn)生漏風(fēng)會(huì)直接影響鍋爐機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,漏風(fēng)不僅會(huì)使送、引風(fēng)機(jī)的電耗增大,而且嚴(yán)重時(shí)還將使鍋爐的出力被迫降低和加劇預(yù)熱器的低溫腐蝕,以及由此引起的的其它不良后果。造成回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器漏風(fēng)的情況有二種,即間隙漏風(fēng)(或稱密封漏風(fēng))和攜帶漏風(fēng)?；剞D(zhuǎn)式預(yù)熱器是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械,其轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子與靜止的機(jī)殼之間總是存在一定的間隙,由于預(yù)熱器內(nèi)的空氣區(qū)(一次風(fēng)倉和二次風(fēng)倉)呈正壓,而煙氣區(qū)為負(fù)壓,空氣區(qū)和煙氣區(qū)之間存在壓差,就導(dǎo)致一部分空氣通過空氣區(qū)與煙氣區(qū)的交界處的間隙而漏到煙氣中去,這種經(jīng)動(dòng)靜之間間隙的漏風(fēng)稱為間隙漏風(fēng)。(2)徑向密封裝置是用以防止和減少預(yù)熱器中空氣沿轉(zhuǎn)子的上、下端面通過徑向間隙漏到煙氣區(qū)的漏風(fēng)量,還可以減少一次風(fēng)區(qū)沿轉(zhuǎn)子的上下端面通過徑向間隙漏到二次風(fēng)區(qū)的漏風(fēng)量。徑向間隙過大是造成漏風(fēng)的原因之一。(3)熱端密封扇形板的外側(cè)通過銷子連接的連桿裝置,在熱態(tài)時(shí)可借助電動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外力,進(jìn)行彎曲變形調(diào)節(jié),在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用下扇形板近轉(zhuǎn)軸側(cè)1/3基本不變形,而近外側(cè)的2/3產(chǎn)生變形,變形情況不能較好地與轉(zhuǎn)子的“蘑菇狀”變形相吻合,從而導(dǎo)致徑向密封間隙過大發(fā)生漏風(fēng)。(4)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在轉(zhuǎn)子外圓周與機(jī)殼之間有較大的空間,軸向密封裝置主要由軸向密封片和軸向密封板所構(gòu)成,如果軸向密封裝置磨損,空氣會(huì)在轉(zhuǎn)子周圍沿其周向漏入煙氣區(qū)漏入煙氣中去造成漏風(fēng)。(5)旁路密封裝置是用來減小經(jīng)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間通過的煙氣和空氣旁通量,即部分煙氣和空氣不經(jīng)轉(zhuǎn)子中的受熱面而直接從轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的間隙中短路流過。同時(shí),它對(duì)減少軸向密封和徑向密封的漏風(fēng)也起到一定的作用,旁路密封不嚴(yán)會(huì)加劇空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率。(6)在回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器的上述三種密封間隙中,漏風(fēng)量最大的是徑向間隙漏風(fēng)(一般約占總漏風(fēng)量的2/3);其次環(huán)向的密封間隙漏風(fēng);最小是軸向風(fēng)。在間隙及漏風(fēng)通流截面積相同條條件下,冷端處的漏風(fēng)量較熱端為大,這是因?yàn)榭諝鈪^(qū)與煙氣區(qū)的壓差,冷端要比熱端為大;且冷端的空氣溫度低,密度大,故冷端的漏風(fēng)量也較大,通常約為熱端漏風(fēng)的二倍左右。(7)根據(jù)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)原因分析,針對(duì)5號(hào)爐漏風(fēng)情況,大唐洛陽熱電廠5號(hào)爐空預(yù)器設(shè)有徑向、軸向和旁路密封系統(tǒng),熱端徑向密封設(shè)有自動(dòng)控制系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子變化,進(jìn)而調(diào)整密封間隙來達(dá)到控制漏風(fēng)的目的。由于鍋爐工況經(jīng)常處于變動(dòng)中,自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行曲線呈蘑菇狀,空氣預(yù)熱器的密封裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行很容易發(fā)生變形,導(dǎo)致空預(yù)器熱端間隙自動(dòng)調(diào)整失靈,使預(yù)熱器漏風(fēng)過大,同時(shí)自動(dòng)跟蹤扇形板背部存在的二次漏風(fēng)也進(jìn)一步加重了空預(yù)器漏風(fēng)。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),漏風(fēng)部位的磨損越來越大,致使預(yù)熱器漏風(fēng)率嚴(yán)重超標(biāo)。5號(hào)爐空預(yù)器漏風(fēng)率已由機(jī)組投運(yùn)初期的8%增加到24.9%左右。5號(hào)機(jī)組的負(fù)荷290MW時(shí)引風(fēng)機(jī)出力已達(dá)到最大值,使機(jī)組負(fù)荷帶不上去,空預(yù)器漏風(fēng)已影響到了機(jī)組出力。有必要進(jìn)行改造以降低漏風(fēng)對(duì)設(shè)備密封件的磨損,提高設(shè)備壽命達(dá)到節(jié)能降耗的目的。4固定密封技術(shù)的應(yīng)用隨著空預(yù)器漏風(fēng)控制技術(shù)的發(fā)展,預(yù)熱器固定密封技術(shù)又重新得到了廣泛地應(yīng)用,該技術(shù)雖然初期漏風(fēng)較大,但機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行預(yù)熱器漏風(fēng)的增長(zhǎng)率卻較低,能夠保持漏風(fēng)的穩(wěn)定;并且隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,固定密封技術(shù)也能將空預(yù)器初期漏風(fēng)率降低到7%以內(nèi),國內(nèi)很多廠家都將空預(yù)器熱端自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)改為了固定密封系統(tǒng)。為了恢復(fù)機(jī)組出力,提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,降低送、引、一次風(fēng)機(jī)電耗,提出對(duì)5號(hào)爐空氣預(yù)熱器進(jìn)行密封改造,將原熱端自動(dòng)跟蹤技術(shù)改為固定密封技術(shù),保證機(jī)組的初期漏風(fēng)率控制在7%以下,一個(gè)大修期內(nèi)漏風(fēng)控制在10%以下。5采取的措施5.1徑向密封片的更換將原有扇型板割除,將一次風(fēng)至煙氣側(cè)扇形板、弧形板,二次風(fēng)至煙氣側(cè)扇形板、弧形板分別向煙氣側(cè)加寬了15°,形成雙密封效果;在任意時(shí)刻,至少有兩塊密封片處在徑向、軸向密封中,而當(dāng)某一塊密封片即將離開扇形板或軸向密封裝置時(shí),第三塊密封片則剛好進(jìn)入,此時(shí)徑向、軸向密封中均有三塊密封片,大大地減少漏風(fēng)量。更換新的徑向密封片。把新扇形板固定在預(yù)先設(shè)計(jì)好的位置上,形成完整的焊接結(jié)構(gòu);徑向密封片密封隔板之間間隙形成焊結(jié)構(gòu);徑向密封間隙整定在預(yù)先設(shè)計(jì)好的位置上:徑向密封片與扇形板冷態(tài)整定間隙,熱端內(nèi)側(cè)到外側(cè)依次為4.0mm、7.0mm、9.0mm、12mm,冷端內(nèi)側(cè)到外側(cè)依次為1.5mm、6.0mm、9.0mm、15mm、23mm。5.2內(nèi)緣環(huán)密封條對(duì)比內(nèi)緣環(huán)密封改造:根據(jù)冷態(tài)密封設(shè)定圖的尺寸要求將新型內(nèi)緣環(huán)密封條安裝在轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子中心軸之間的間隙處。新型內(nèi)緣環(huán)密封條比原內(nèi)緣環(huán)密封條沿軸向加長(zhǎng)60mm,以減小壓差,降低漏風(fēng)。外緣環(huán)密封改造:將六套新型外緣環(huán)密封條及壓板裝到支撐板上,并按照冷態(tài)密封設(shè)置圖的要求調(diào)整T型鐵和密封片的間隙,保證熱端密封間隙為5mm,冷端密封間隙為2mm,新型外緣環(huán)密封條為加長(zhǎng)雙棘型密封條以減小漏風(fēng)。5.3靜態(tài)密封間隙改造更換所有弧形板。把弧形板固定在預(yù)先設(shè)計(jì)好的位置上,將弧形板頂?shù)撞颗c扇形板滿焊、兩側(cè)端部與外殼內(nèi)部滿焊,形成完整的焊接密封結(jié)構(gòu);把軸向密封條安裝到徑向隔板的外緣,裁切密封條保證與T型鋼的間隙,按照冷態(tài)密封設(shè)置圖調(diào)整與弧形板邊緣間隙。對(duì)扇形板及弧形板等靜態(tài)密封部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并消除原來的結(jié)構(gòu)縫隙,消除二次漏風(fēng)及由此帶來的磨損問題。取消自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子找正、重新進(jìn)行三向密封間隙計(jì)算和調(diào)整;檢查轉(zhuǎn)子頂?shù)撞客饩塗型鋼,對(duì)漏點(diǎn)封堵。通過改造降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率。用“以疏代堵”的原理將原來的強(qiáng)壓堵漏改造為負(fù)壓吸漏,即用煙氣側(cè)的負(fù)壓吸引漏進(jìn)中心筒內(nèi)的熱風(fēng)及煙氣。中心筒下部改造:將安裝在中心筒底部的填料壓板裝置改為自膨脹式壓板,并進(jìn)行滿焊密封,從而解決了中心密封筒因填料被吹損后大量漏風(fēng)的問題。6鍋爐漏風(fēng)運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析2007年10月至11月利用5號(hào)機(jī)組中修完成了空氣預(yù)熱器改造,12月由河南電力試驗(yàn)研究院進(jìn)行空預(yù)器漏風(fēng)率試驗(yàn)。收集了鍋爐漏風(fēng)運(yùn)行試驗(yàn)工況(表2)、試驗(yàn)煤質(zhì)資料(表3),布置了試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)、確定了主要測(cè)量方法、準(zhǔn)備了試驗(yàn)儀器、進(jìn)行了多個(gè)數(shù)據(jù)分析(圖3)。最后確定了數(shù)據(jù)處理方法,由空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的計(jì)算公式計(jì)算得出空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率(表4)。效果檢查圖如圖3所示:通過對(duì)5號(hào)爐空氣預(yù)熱器密封治理,漏風(fēng)率大大減少,由原來24.9%次減少到現(xiàn)在的5.3%,完全滿足機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。7空預(yù)器密漏風(fēng)治理效果(1)改造后按照空預(yù)器漏風(fēng)每降低1%,降低供電煤耗0.1625g/(kW·h)計(jì)算,供電煤耗降低3.185g/(kW·h),5號(hào)機(jī)組利用小時(shí)按4500h計(jì)算,5號(hào)機(jī)每年發(fā)電13.5億kW·h,每年節(jié)約標(biāo)煤:3.185×13.5×108×0.91=3913(t)。按照標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)500元計(jì)算,每年可節(jié)約費(fèi)用:500×3913=195.6(萬元)。(2)空預(yù)器密漏風(fēng)治理后,鍋爐熱效率提高了0.5%;送風(fēng)機(jī)節(jié)省電量7%,年節(jié)省電量可達(dá)1340MW·h;每年可節(jié)約費(fèi)用30多萬元。(3)引風(fēng)機(jī)出力也大大減少,年節(jié)省電量近百萬度。同時(shí),提高了熱風(fēng)溫度,改善了燃燒條件,節(jié)約了燃煤;減少了勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用,(4)改造后發(fā)電機(jī)組出力由290MW恢復(fù)至300MW,每年可多發(fā)電15000MW·h,按0.3元計(jì)算,合計(jì)450萬元。(5)改造后,解決5號(hào)爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)嚴(yán)重超標(biāo)、風(fēng)機(jī)電流過大、機(jī)組不能滿負(fù)荷運(yùn)行問題,有效地提高了設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。8間隙自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)失效,